1 BAB 1
PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
Bahan restorasi resin komposit merupakan bahan tumpatan yang paling digemari oleh pasien dan dokter gigi saat ini. Faktor estetika dan kemampuan adesi yang baik dengan jaringan keras gigi merupakan hal yang menjadi dasar dalam pemilihan material tersebut (Murdoch-Kinch dan McLean, 2003; Tyaset al., 2000). Menurut Mota et al. (2006) perkembangan resin komposit sebagai salah satu bahan restorasi estetik terus dilakukan untuk meningkatkan kekuatan fisik, mekanik, dan ketahanan pemakaian. Permukaan restorasi resin komposit yang bisa berubah sepanjang waktu akan mempengaruhi sifat mekanis resin komposit (Mota et al.,2006). Sifat mekanis resin komposit tidak hanya dipengaruhi oleh struktur kimia yang dikandungnya, tetapi juga dipengaruhi oleh kondisi lingkungan mulut seperti perubahan pH dan kelembaban rongga mulut (Ferracane, 2011).
Beberapa inovasi yang telah dilakukan tidak hanya terbatas pada perbaikan sifat mekanis dan fisik, tetapi juga sifat permukaan terhadap adesi biofilm (Ferracane, 2011). Proses pembentukan biofilm pada permukaan gigi diantaranya melalui absorbsi protein saliva yang membentuk lapisan tipis pada permukaan gigi. Menurut Montanaroa et al.(2004)adesi dan akumulasi biofilm menjadi salah satu faktor penyebab terjadinya reaksi inflamasi pada jaringan lunak serta kerusakan jaringan keras di sekitarnya. Biofilm dapat menginfeksi tubuh manusia (Epsteinet al.,2011), seperti yang disebutkan oleh Montanaroaet al.
(2004) produk biofilm dan toxin menurunkan pH lingkungan di sekitarnya serta memicu pengaktifan mediator inflamasi.Adesi bakteri pada permukaan material bergantung pada struktur permukaan biomaterial (Gharechahi, 2012).
Karakterisasi permukaan material dengan menghitung surface free energydapat dilakukan untuk memprediksi sifat interaksi antara permukaan material dengan bakteri. Terdapat beberapa metode yang biasa digunakan untuk menghitungsurface free energy. Metode yang banyak diaplikasikan dalam bidang biomedis adalah metode perhitunganmenggunakan parameter sudut kontak(contact angle) (Zenkiewics, 2007).
Sudut kontak bisa diperoleh dengan cara mengukur sudut antara permukaan material dengan liquid/cairan yang mempunyai perbedaan sifat polaritas (Markuset al.,2002). Pengukuran sudut kontak pada permukaan resin komposit yang diaplikasikan sebagai material restorasi gigi tidak mudah dilakukan. Luas permukaan area yang kecil menjadi salah satu faktor penyulit yang perlu dipertimbangkan dalam memilih metode pengukuran yang tepat. Metode pengukuran sudut kontaksecara langsung(direct optical method)menggunakan Telescope-Goniometermemiliki banyak keuntungan, karena metodepengukuran yang sederhana dengan bahan sampel cairan (mikroliter) dan padatan (milimeter persegi) yang dibutuhkan dalam skala kecil (Gharechahi, 2012).
Perkembangan terbaru dari contact angle goniometry (CAG) sudah dilengkapi dengan perbaikan hardware resolusi yang lebih tinggi, dan kecepatan sensor kamera, atau pilihan variasi yang menawarkan tampilan siluet profil
tetesan (Cotorobai, 2012). Hasil perekaman proses profil tetesan kemudian dianalisis menggunakan software yang dirangkai pada komputer dengan bantuan sistem komputasi. Hanya saja kecanggihan pengukuran sudut kontak dengan menggunakan metode Goniometer membutuhkan biaya yang relatif mahal. Maka dengan adanya fasilitas yang terbatas pun adalah salah satu alasan sulitnya menekan penggunaan pengukuran sudut kontak. Oleh karena itu, perlu adanya pengembangan sebuah metode yang membutuhkan biaya yang relatif lebih rendah dan rangkaian peralatan yang lebih sederhana sehingga mudah digunakan, serta mampumempertahankan nilai konsistensi pengukuran dari tingkat kepresisian dan ketepatan pengukuran.
Seiring dengan perkembangan teknologi dibidang komputasi, modifikasi peralatan pengukuran sudut kontakterus berkembang untuk meningkatkan tingkat akurasi dan presisi. Penggunaan kamerasebagai media penangkapan citra profil tetesan cairandan dengan perbesaran yang relatif tinggi sehingga memungkinkan pengukuran profil tetesan secara detail (Gharechahi, 2012).
Saat ini, pengukuran sudut kontak secara manual masih tetap dipergunakan sebagai parameter uji oleh peneliti. Pengukuran sudut kontakmenggunakan mikroskop geser(travelling microscope), untuk menentukan diameter tetesan dan tinggi kelengkungan tetesan cairan sebagai data analisis secara manual menggunakan formulasi model trigonometri.Mikroskop konvensional ini mempunyai beberapa keterbatasan, terutama dalam konversi data analog menjadi data digital yang sulit mencegah adanya human error.Oleh karena itu, diperlukan suatu sistem otomatis yang dapatmengurangi human error,
pembacaan data danpengolahan data dalam menentukan besar sudut kontak sebagai parameter uji tingkat kebasahan suatu material restorasi gigi.
Suatu hal penunjang untuk mengembangkanmetode pengukuran sudut kontakagar memiliki biaya yang relatif lebih rendah, maka pada penelitian ini akan dilakukanpengembangan analisis perhitungan sudut kontak dengan metodeimage processing. Metode image processing berpotensial untuk mengukur sudut kontak dari jenis dan bentuk tetesan apapun (simetris atau asimetris) (Chini and Amirfazli, 2011). Identifikasi secara otomatis dengan metodeimage processing akan memberikan beberapa kelebihan, yaitu meningkatkan sensitivitas pengujian dan akurasi yang lebih baik dengan meningkatkan jumlah citra yang dapat dianalisis secara komputasi (Adi et al.,2012).Perbedaan pengembangan metode image processing yang difokuskan dalam penelitian ini dengan penelitian lainnya, yaitu ide pemikiran yang dikembangkan dalam menganalisis sudut kontak dengan sistem komputasi yakni teknik pengolahan gambar. Oleh karena itu, metode image processing menjadi serbaguna ketika diimplementasikan dengan benar (Chini and Amirfazli, 2011). Hasil pencitraan yang ditampilkan pada komputer dengan pengambilan gambar menggunakan kamera nantinya dianalisis secara komputasi dengan menggunakan software Matlab.
1.2 Permasalahan
Permasalahan dalam penelitian ini adalah:
1. Bagaimana perbandingan tingkat presisi pengukuran sudut kontak menggunakan alat ukur travelling microscope dan metodeimage processingpada material resin komposit?
2. Bagaimana perbandingan sensitivitas antara alat ukur travelling microscopedengan metodeimage processingpada material resin komposit?
1.3 Batasan Masalah
Batasan-batasan masalah yang perlu dibuat agar pembahasan masalah tidak menyimpang dari tujuan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Hasil pengukuran sudut kontak menggunakan formulasi trigonometri sebagai acuan untuk membandingkan pengukuran dengan metode Goniometer dan metode image processing.
2. Kuantifikasi difokuskan untuk menentukan koordinat penyebaran titik pada outline profil tetesan.
3. Posisi kamera sesuai jarak fokus dengan jarak horisontal ke objek yang sudah ditentukan.
1.4 Keaslian Penelitian
Sepengetahuan penulis dari beberapa pengkajian penelitian yang telah dilakukan, maka penelitian ini dapat dikatakan berbeda dengan penelitian sebelumnya. Berdasarkan segi metode penelitiandalam menentukan nilai sudut kontak, penelitian Lamour dan Hamraoui (2010) menggunakan software imageJ (komersial) dengan modifikasi penyederhanaan set up alat pengambilan gambar profil tetesan, sedangkan dalam penelitian ini dengam pengembangan metode image processing menggunakan software Matlab. Berdasarkan teknik analisis perhitungan sudut kontak berbeda dengan penelitainMazzola
(2012)mengemukakan persamaan polynomial memudahkan indikasi penentuannilai sudut kontak bergantung pada diameter dari bentuk profil tetesan.Keaslian penelitian ini sangat terlihat dari ide penggunaan formulasi triginometri metode tangen 𝜃 2 yang menganggap bahwasannya outline tetesan adalah bagian dari garis tangensial yang bisa ditentukan nilai sudut kontak dari persamaan garis tersebut. Penelitian ini difokuskan pada analisis perhitungannya secara otomatis dengan set upalat percobaan yang sederhana. Berbeda dalam pengolahan analisis pengukuran sudut kontak dengan metode image processing dalam penelitian Soon, et al.(2013) sebelum menggunakan polyfit functon peneliti menentukan lokasi baseline dari profil tetesan. Perbedaan penelitian tersebut dengan penelitian ini, sebelum penggunaan polyfit function terlebih dahulu dilakukan deteksi tepi Canny pada tahap drop boundary(penentuan outline profil tetesan). Penelitian yang terkait dengan penelitian ini ditunjukkan pada Tabel 1.1.
Tabel 1.1. Keaslian Penelitian NO Pengarang Judul
Penelitian
Tujuan Teknik Pengukuran Sudut Kontak Kesimpulan 1 (Lamour dan Hamraoui, 2010) Contact Angle Measurements Using a Simplified Experimental Setup Mengetahui tingkat sensitivitas pengukuran sudut kontak bergantung pada kualitas sampel
dan kebersihan cairan dengan menggunakan alat pengukuran yang lebih sederhana. Pengukuran sudut kontak menggunakan analisis software imageJ.
Pengukuran sudut kontak dengan set upalat sederhana dan dibantu dengan aplikasi program
software imageJ sangat membantu didalam penelitian suatu sampel yang bersifat rutin atau dibutuhkan dalam waktu
terus menerus dengan menekan biaya yang
NO Pengarang Judul Penelitian
Tujuan Teknik Pengukuran Sudut Kontak Kesimpulan 2 (Mazzola et al., 2012) An easy way to measure surface free energy by drop shape analysis Mengembangkan prosedur dalam penentuan tingkat kebasahan dan nilai surface free energy
dengan analisis bentuk tetesan sudut kontak (top
view point).
Nilai diameter profil tetesan disubtitusikan
ke persamaan polinomial akan diperoleh besar nilai
sudut kontak. Jadi hasil pembacaan grafik, yaitu berdasarkan besar sudut kontak ditentukan berdasarkan ukuran diameter yang terbentuk dari pola
tetesan cairan.
Grafik perbandingan diameter tetesan dengan menggunakan
persamaan polinomial memiliki kegunaan tidak hanya dalam menentukan nilai
sudut kontak pada bidang miring tetapi juga untuk semua
pengukuran sudut kontak dengan metode “sessile drop”
3 (Soon et al., 2013) A Bespoke Contact Angle Measurement Software and Experimental Setup Determination of Surface Tension Memberikan keuntungan pada sistem pengukuran sudut kontak dalam
kemudahan penggunaan,
mengubah pengukuran manual
menjadi otomatis dengan harga relatif
lebih rendah. Pengembangan software pengukuran sudut kontak menggunakan Matlab, dengan penentuan koordinat
baselinedan tinggi puncak tetesan mengunakan polyfit
functionuntuk menentukan nilai
sudut kontak.
Metode penentuan tegangan permukaan berdasarkan pada
pengukuran sudut kontak karena relatif lebih mudah dan
diperoleh nilai sudut kontak yang lebih akurat.
4 (Kurniatie, 2014) Perbandingan Presisi dan Sensitivitas Pengukuran Sudut Kontak antara Metode Image processing dan Metode Travelling Microscope pada Material Resin Komposit Membandingkan pengembangan metode pengukuran sudut kontak dengan metode image processing
dan metode alat travelling microscope, dengan mengacu pada metode Goniometer. Pengembangan metode image processing menggunakan softwareMatlabpada penentuan urutan piksel outline tetesan
sebagai garis tangensial. Hasil regresi persamaan
garis tangensial tersebut adalah sama
dengan nilai tangen 𝜃, sehingga dapat diketahui besar nilai
sudut kontak.
Selisih derajat hasil nilai sudut kontak metode image processing dibandingkan dengan metode travelling microscope berkisar tidak lebih dari 4°. Sedangkan perbandingannya pada metode
Goniometer ~2°. Sehingga hasil nilai sudut kontak pengembangan metode image processing dapat diaplikasikan
dalam pengukuran sudut kontak.
1.5 Tujuan
Secara sistematis tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Membandingkan tingkat presisi dan sensitivitas pengukuran sudut kontak pada material resin komposit antara pengembangan metode image processing dan metode travelling microscope.
2. Membandingkan tingkat validasi pengembangan metode image processing dengan metode Goniometer.
1.6 Manfaat
Hasil pengembangan metodeimage processingdalam pengukuran sudut kontak diharapkan sebagai solusimetode pengukuran dengan tingkat akurasi dan presisi yang lebih baik secara otomatis tanpa melibatkan kontak langsung dengan operator sehingga mampu mengurangi human error. Penelitian ini sangat berguna untuk para peneliti yang membutuhkan pengujian tingkat kebasahan suatu material dalam menentukan besar sudut kontak.
